[实用新型]一种新型柴油机增压器用涡轮

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种柴油机增压器用陶瓷涡轮。

背景技术

涡轮增压器实际上是一种空气压缩机，通过压缩空气来增加进气量。利用发动机排出的废气惯性冲力来推动涡轮室内的涡轮，涡轮又带动同轴的叶轮，叶轮又压送由空气滤清器管道送来的空气，使之增压进入气缸。当发动机转速增快，废气排出速度与涡轮转速也同步增快，叶轮压缩更多的空气进入气缸，空气的压力和密度增大可以燃烧更多的燃料，相应增加燃料量和调整发动机的转速，从而增加发动机的输出功率。涡轮增压器安装在发动机的进排气歧管上，处在高温，高压和高速运转的工作状况下，其工作环境非常恶劣，工作要求比较苛刻，因此对制造的材料成型工艺和加工技术都要求很高。增压器涡轮系的结构由涡轮、传动轴、轴承、叶轮等组成，涡轮与轴经摩擦压力焊连接成型，轴靠高速运转的浮式轴承支撑，“全浮式轴承”与机体内壁间有油液做冷却，工作转速可达10万转/分以上，环境温度可达六、七百度以上。增压器涡轮，是增压器上非常关键和重要的部件，其端部设计一六角螺柱，用来配重以调节动平衡。目前涡轮一般用K418镍基合金精密熔模铸造而成。这些条件都对涡轮系的材料及结构设计提出了更高的要求。

涡轮材料的应用，目前国内较国外相对落后，随着增压器技术的发展，涡轮材料也在不断更新换代。1988年前，国内增压器生产厂家以潍坊柴油机厂为代表的潍柴6160柴油机增压器涡轮普遍用20Cr3MoWV(A)材料，该材料仅适用于低速(40000r/min左右)较大型的增压器，随着增压器的转速越来越高、体积越来越小，柴油机排气温度有的达到750度以上，该材料已不能满足增压器的使用要求，随后更换K213(老牌号K13合金，铁基)，几年后又更新为K418(老牌号K18合金，镍基)，目前一般汽车用增压器涡轮国内均用该材料。国外厂家(如上海联信公司为美国独资企业，该公司为全世界最大的增压器生产供应商；无锡霍尔赛特公司为英国企业)用的增压器涡轮均为国外进口毛坯，也属合金系列。

目前增压器用涡轮材料镍基K418合金，经实际应用有很大局限，①由于增压器涡轮的特殊工作环境，要求其耐高温、高压，一般在不低于750℃的工况下工作，对于高转速(小型增压器最高可达250000r/min)涡轮叶片经常会会出现变形现象。②高温、高速时，涡轮叶片经常出现飞裂失效。③要求涡轮重量轻，惯性矩小。这样可提高增压器的相应性，降低柴油机的排放烟度。特别是车用增压器，要求增压器随柴油机转速变换而相应频繁变化，而目前使用的镍基K418合金涡轮重量大，相应性不好，叶轮的惯性作用对油门骤时变化反应迟缓，涡轮出现“滞后响应”，汽车提速慢、提速烟度大，④镍基K418合金等金属材质表面经常成块积碳，在高速运转下动平衡失稳，另外，脱落下来的微小碳块在极高运转速度下高速撞击涡轮叶片，使叶片断裂失效。

陶瓷涡轮具有重量轻、强度高、抗高温氧化性能好、表面光洁度高，叶片表面不积碳等特点，因此，选用氮化硅做基体材料，在氮化硅颗粒中加入金属元素钛和高熔点钨、钼、铌、钽等金属元素，制成金属陶瓷，把金属粉末和陶瓷粉末搅拌均匀，引入助烧结的氧化铝材料，压成涡轮叶片的形状，在高温下烧结，由于烧结体中氮化硅晶体呈一致方向，大大提高了其高强度与高韧性。从而得到一种具有金属韧性、耐高温抗氧化的新型陶瓷涡轮，这种新型氮化硅陶瓷涡轮叶片既有常规氮化硅材料高强度、高导热系数和低膨胀系数等特性，又在很大程度上克服了陶瓷固有的脆性，增加了金属的可塑性，具有高韧性、高耐磨防腐蚀性能，可以在高强、高压等恶劣环境下工作。

在柴油机涡轮增压器中，涡轮是最重要的、最关键的部件。整套涡轮增压器的效果的优良与否，取决于涡轮的设计。涡轮增压器器通过涡轮的转动来增加压缩空气的密度，而现有技术中要想获得较好的增压效果，必须采用重量轻、结构合理的涡轮。

发明内容

本实用新型的日的在于提供一种耐高温、重量轻、惯性小、高寿命、结构合理的柴油机增压器用涡轮。

本实用新型的技术方案是：包括涡轮的材料、结构、叶片、制作方法及连接方式。其特征在于：所述材料为陶瓷，所述叶片的横截面轮廓线为曲线，所述制作方法为烧结。

本实用新型的技术方案还有：所述陶瓷为氮化硅复相陶瓷。

本实新型的技术方案还有：所述连接方式为涡轮与涡轮轴制作成一个整体。

本实用新型的技术方案还有：所述结构形式为反力式。

本实新型的技术方案还有：所述叶片形状从叶根到叶顶，逐渐变薄。

本实用新型的技术方案还有：所述叶片的数目为11片。

本实用新型的技术方案还有：所述叶片弯曲形式为径向。